CN110095255A - 一种适用于led灯具近场光学分布的测试装置及其使用方法 - Google Patents

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胡海涛
卢超
尹思琪
陈凯
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Abstract

本发明公开了一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，包括底座，所述底座的一侧焊接有支撑架，所述支撑架的一侧安装有第一轴承，所述第一轴承的内部插接有转轴，所述转轴的端部焊接有摆臂，所述摆臂的上下两端均开设有凹槽，所述凹槽的内部安装有压缩弹簧。本发明由摆臂、成像亮度计、光谱仪、样品基座、平台座组成，成像亮度计由一个带有光学镜头的二维CCD阵列组成，摆臂转动带动成像亮度计和光谱仪围绕待测LED灯具在‑130°和145°范围之间转动，对灯具的光学分布进行模拟和设计，该测试方法与传统分布式光度计相比，是将LED光源看作是一个复杂的面光源而非点光源，测量结果更加精准，更加适合对小功率LED灯具的光学分布测试。

Description

一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置及其使用方法
技术领域
本发明属于光源测量技术领域，具体涉及一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置及其使用方法。
背景技术
LED灯具由于发光效率高、耗电量小、寿命长、工作温度低、安全可靠、绿色环保等优势受到照明光源市场的青睐。越来越多的LED灯具大批量应用于室内及室外照明，成为人类历史上的绿色技术光革命。光学分布表征了灯具发出的光在空间的分布情况，是评价灯具性能和使用效果的重要指标。根据LED灯具的光学分布还可以推算演区内的照度分布情况、LED灯具的效率和质量等。
采用简便快捷的方法快速精准地从多个视角获取光源亮度和色度的空间结构的图像数据具有十分重要的意义。现在市场上最常用的测试LED灯具光学分布的方法为远场光学分布测试法，即将光源看作一个点光源，所有光线从同一个点出射，一般情况下点光源的出光是各向同性的。光源远场模型一般由分布光度计测得，分布光度计通常包含一个用于支承及定位被测光源的机械转台和光度探测器。在测量时光源和探测器的距离需要足够远，一般要求测量距离应至少为LED光源最大发光口面的5倍，此时的光源可被认为是点光源。
然而对于LED光源，特别是白光光源，由于电极设计、芯片结构以及荧光粉涂敷方式等影响，其表面的亮度和颜色并不是均匀分布的。因此，采用远场模型获取的光源信息比较粗糙，不能准确反映LED光源表面的亮度、色度空间分布差异等问题，难以对光源实现精确的二次光学设计。并且远场测试只适用于对于大功率LED灯具的粗糙测量，对于小功率LED灯具，远场测量无法精准测量亮度和色度的空间分布。
为此，我们提出一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置及其使用方法来解决现有技术中存在的问题，可以对小功率LED灯具的出光情况和待测LED灯具周围各点的亮度和色度值进行精准测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中对于小功率LED灯具，远场测量无法精准测量亮度和色度的空间分布的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，包括底座，所述底座的一侧焊接有支撑架，所述支撑架的一侧安装有第一轴承，所述第一轴承的内部插接有转轴，所述转轴的端部焊接有摆臂，所述摆臂的上下两端均开设有凹槽，所述凹槽的内部安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧的端部安装有钢珠，所述钢珠的活动连接于球窝的内部，所述球窝等角度开设于圆环上，所述圆环固定连接于支撑架上，所述摆臂的上端一侧安装有光谱仪和成像亮度计，所述成像亮度计的下端安装有光学镜头，所述底座上通过第二轴承转动安装有平台座，所述平台座的顶部活动连接有移动座，所述平台座的顶部等角度安装有水平千分尺，四组所述水平千分尺的端部均与移动座活动连接，所述移动座的顶部安装有垂直千分尺，所述垂直千分尺的顶部安装有样品基座，所述成像亮度计、光学镜头、样品基座、平台座的中心位于同一竖直线上。
优选的，所述成像亮度计由二维CCD阵列组成。
优选的，所述圆环的一侧设有角度刻盘。
优选的，所述成像亮度计的一侧安装有鹅颈管，所述鹅颈管的端部安装有补光灯。
本发明还提供一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置的使用方法，包括以下步骤：
S1：将待测LED灯具固定在样品基座上，调节样品位置居中；
S2：执行光源对正，分别检测摆臂和样品基座在不同角度组合时待测光源是否水平，若不水平，则调节平台座的垂直千分尺进行校准；
S3：打开电源表，预热待测LED灯具，测试之前进行单色标定；
S4：设置测量过程中摆臂旋转角和样品基座旋转角的开始度数、停止度数和增量后开始测量各个角度组合的光强，并根据该数据得到光源亮度和色度空间结构的图像数据。
优选的，所述S1中调节样品位置居中的方法为，将待测LED灯具放置与样品基座中心后，在光学镜头下，使用千分尺先粗调后细调，直至样品位置居中。
优选的，所述S2中检查摆臂和样品基座在不同角度组合时待测光源是否水平的方法为，分别检测摆臂分别在0°、90°和-90°，样品基座分别旋转0°、90°、180°、270°时待测光源是否水平。
优选的，所述S4中设置测量过程中摆臂旋转角的开始角度、停止角度和增量角度一般为-130°、145°和5°，样品基座旋转角的开始角度、停止角度和增量角度一般为0°、360°和5°，在进行高精度测量时可以将增量角度设置为3°。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置及其使用方法，与现有技术相比，具有以下有点：
1、与现有技术相比，本发明由摆臂、成像亮度计、光谱仪、样品基座、平台座组成，成像亮度计由一个带有光学镜头的二维CCD阵列组成，摆臂转动带动成像亮度计和光谱仪围绕待测LED灯具在-130°和145°范围之间转动，从而可以采集小功率LED灯具或相似的小面积光源的多角度亮度及色度值，对灯具的光学分布进行模拟和设计，该测试方法与传统分布式光度计相比，是将LED光源看作是一个复杂的面光源而非点光源，测量结果更加精准，更加适合对小功率LED灯具的光学分布测试；
2、摆臂两端凹槽中的压缩弹簧挤压钢珠插在球窝中，有利于对摆臂角度的固定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A区放大结构示意图；
图3为图1中B-B剖面结构示意图；
图4为图1中C-C剖面结构示意图。
图中：1支撑架、2底座、3第一轴承、4转轴、5摆臂、6凹槽、7压缩弹簧、8钢珠、9球窝、10圆环、11平台座、12移动座、13水平千分尺、14垂直千分尺、15样品基座、16成像亮度计、17光学镜头、18光谱仪、19角度刻盘、20第二轴承、21补光灯、22鹅颈管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-4所示的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，包括底座2，所述底座2的一侧焊接有支撑架1，所述支撑架1的一侧安装有第一轴承3，所述第一轴承3的内部插接有转轴4，所述转轴4的端部焊接有摆臂5，所述摆臂5的上下两端均开设有凹槽6，所述凹槽6的内部安装有压缩弹簧7，所述压缩弹簧7的端部安装有钢珠8，所述钢珠8的活动连接于球窝9的内部，所述球窝9等角度开设于圆环10上，所述圆环10固定连接于支撑架1上，所述摆臂5的上端一侧安装有光谱仪18和成像亮度计16，所述成像亮度计16的下端安装有光学镜头17，所述底座2上通过第二轴承20转动安装有平台座11，所述平台座11的顶部活动连接有移动座12，所述平台座11的顶部等角度安装有水平千分尺13，该水平千分尺13为水平方向安装的千分尺，四组所述水平千分尺13的端部均与移动座12活动连接，所述移动座12的顶部安装有垂直千分尺14，该垂直千分尺14为竖直方向安装的千分尺，所述垂直千分尺14的顶部安装有样品基座15，所述成像亮度计16、光学镜头17、样品基座15、平台座11的中心位于同一竖直线上。
较佳地，所述成像亮度计16由二维CCD阵列组成。
通过采用上述技术方案，可用于采集LED灯具或相似的小面积光源的多角度亮度及色度值。
较佳地，所述圆环10的一侧设有角度刻盘19。
通过采用上述技术方案，该角度刻盘19上可有角度值，便于摆臂5的转动。
较佳地，所述成像亮度计16的一侧安装有鹅颈管22，所述鹅颈管22的端部安装有补光灯21。
通过采用上述技术方案，该补光灯21便于为待测LED灯具补充光线。
本发明一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置使用时，包括以下步骤：
S1：将待测LED灯具固定在样品基座上，调节样品位置居中；
S2：执行光源对正，分别检测摆臂和样品基座在不同角度组合时待测光源是否水平，若不水平，则调节平台座的垂直千分尺进行校准；
S3：打开电源表，预热待测LED灯具，测试之前进行单色标定；
S4：设置测量过程中摆臂旋转角和样品基座旋转角的开始度数、停止度数和增量后开始测量各个角度组合的光强，并根据该数据得到光源亮度和色度空间结构的图像数据。
较佳地，所述S1中调节样品位置居中的方法为，将待测LED灯具放置与样品基座中心后，在光学镜头下，使用千分尺先粗调后细调，直至样品位置居中。
较佳地，所述S2中检查摆臂和样品基座在不同角度组合时待测光源是否水平的方法为，分别检测摆臂分别在0°、90°和-90°，样品基座分别旋转0°、90°、180°、270°时待测光源是否水平。
较佳地，所述S4中设置测量过程中摆臂旋转角的开始角度、停止角度和增量角度一般为-130°、145°和5°，样品基座旋转角的开始角度、停止角度和增量角度一般为0°、360°和5°，在进行高精度测量时可以将增量角度设置为3°。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，包括底座(2)，其特征在于：所述底座(2)的一侧焊接有支撑架(1)，所述支撑架(1)的一侧安装有第一轴承(3)，所述第一轴承(3)的内部插接有转轴(4)，所述转轴(4)的端部焊接有摆臂(5)，所述摆臂(5)的上下两端均开设有凹槽(6)，所述凹槽(6)的内部安装有压缩弹簧(7)，所述压缩弹簧(7)的端部安装有钢珠(8)，所述钢珠(8)的活动连接于球窝(9)的内部，所述球窝(9)等角度开设于圆环(10)上，所述圆环(10)固定连接于支撑架(1)上，所述摆臂(5)的上端一侧安装有光谱仪(18)和成像亮度计(16)，所述成像亮度计(16)的下端安装有光学镜头(17)，所述底座(2)上通过第二轴承(20)转动安装有平台座(11)，所述平台座(11)的顶部活动连接有移动座(12)，所述平台座(11)的顶部等角度安装有水平千分尺(13)，四组所述水平千分尺(13)的端部均与移动座(12)活动连接，所述移动座(12)的顶部安装有垂直千分尺(14)，所述垂直千分尺(14)的顶部安装有样品基座(15)，所述成像亮度计(16)、光学镜头(17)、样品基座(15)、平台座(11)的中心位于同一竖直线上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，其特征在于：所述成像亮度计(16)由二维CCD阵列组成。
3.根据权利要求1所述的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，其特征在于：所述圆环(10)的一侧设有角度刻盘(19)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置，其特征在于：所述成像亮度计(16)的一侧安装有鹅颈管(22)，所述鹅颈管(22)的端部安装有补光灯(21)。
5.一种权利要求1所述的适用于LED灯具近场光学分布的测试装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将待测LED灯具固定在样品基座上，调节样品位置居中；
S2：执行光源对正，分别检测摆臂和样品基座在不同角度组合时待测光源是否水平，若不水平，则调节平台座的垂直千分尺进行校准；
S3：打开电源表，预热待测LED灯具，测试之前进行单色标定；
S4：设置测量过程中摆臂旋转角和样品基座旋转角的开始度数、停止度数和增量后开始测量各个角度组合的光强，并根据该数据得到光源亮度和色度空间结构的图像数据。
6.根据权利要求5所述的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置的使用方法，其特征在于：所述S1中调节样品位置居中的方法为，将待测LED灯具放置与样品基座中心后，在光学镜头下，使用千分尺先粗调后细调，直至样品位置居中。
7.根据权利要求5所述的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置的使用方法，其特征在于：所述S2中检查摆臂和样品基座在不同角度组合时待测光源是否水平的方法为，分别检测摆臂分别在0°、90°和-90°，样品基座分别旋转0°、90°、180°、270°时待测光源是否水平。
8.根据权利要求5所述的一种适用于LED灯具近场光学分布的测试装置的使用方法，其特征在于：所述S4中设置测量过程中摆臂旋转角的开始角度、停止角度和增量角度一般为-130°、145°和5°，样品基座旋转角的开始角度、停止角度和增量角度一般为0°、360°和5°，在进行高精度测量时可以将增量角度设置为3°。
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